晓明矿北二七层老空水探放技术研究

摘" 要：煤矿防治水工作在矿井生产过程中起着重要的作用，煤矿防治水工作开展的好与坏直接关系到国家财产和人民生命安全，关系到社会稳定和谐发展。晓明矿作为一个生产50余年的老矿井，井田范围内存在大量老空区。北二7#煤层老空区由北二709、北二710、北二711、北二722和北二723五个老空区组成，老空面积广，可存水量大，积水情况复杂，通过北二802工作面对采空区积水进行探放，查明积水量、积水范围及各老空区之间的水利联系，保证综采工作面的顺利回采，为以后老空水的探放提供丰富的经验。

关键词：老空区积水;煤矿防治水;晓明矿;积水量;积水范围

中图分类号：G812.41" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2024）26-0169-04

Abstract： Water prevention and control work in a coal mine plays an important role in the process of mining. The quality of coal mine water prevention and control work is directly related to the safety of national property and people's lives， and is related to social stability and harmonious development. As an old mine that has been in production for over 50 years， Xiaoming Mine has a large number of old goafs within its mining area. The goaf of Bei'er#7 coal seam is composed of Bei'er 709， Bei'er 710， Bei'er 711， Bei'er 722 and Bei'er 723， which has a wide empty area， large water storage and complex water accumulation. Through the exploration and discharge of stagnant water in goaf through the work of Bei'er 802， the water accumulation， the scope of water accumulation and the water conservancy connection between various goaf are found out， which ensures the smooth mining of fully mechanized mining face and provides rich experience for the exploration and release of old empty water in the future.

Keywords： stagnant water in old goaf; prevention and control of water in coal mine; Xiaoming mine; stagnant water; stagnant water range

俗话说水火无情，火烧一线，水漫一片，矿井一旦发生透水事故，可能出现“群死群伤”和重大财产损失。晓明矿是一个开采了50多年的老矿井，井田范围内大部分采区均已回采完毕，因此井田范围内存在大量采空区，晓明矿防治水工作的重点也是采空区积水的治理。

晓明矿2019年决定由政策性关闭矿井改为延期关闭，生产接续安排重新调整，要求缩短北二802工作面计划工期，提前贯通，以满足生产接续需要。北二802工作面位于北二采区八层二段，运顺长933 m，回顺长941 m，切眼长260 m，面积183 166 m2。工作面上部为北二710、北二711采空区，北二709、北二722、北二723三个采空区与之相邻，根据以往工作经验，预计整体老空内最大积水量可达18万m3，工作面与老空区平均层间距23 m左右。北二709采空区内曾充填有北二水仓清仓泥水，且采空区之间阶段煤柱5～7 m，预计老空内积水均存在水利联系，淤泥将给探放水工作增加较大困难。该工作面水患治理将对生产接续调整起到关键作用，原积水治理方案计划采用施工泄水道的方式对老空水进行治理，该方式要求工期长、额外增加掘进施工工程量，但无法满足生产接续要求，为此，晓明矿迫切需要研究一套迅速、有效的老空水治理方法，缩短对老空水治理时间，满足矿井生产接续安排。

1" 积水探测

1.1" 研究方向

为实现北二802工作面安全生产，治理工作面上部北二七层老空水，研究2套老空水治理方式：第一是工作面掘进前先施工一条泄水道，通过泄水道将老空水治理后再进行工作面掘进;第二是采用工作面掘进过程中超前探放的方式对积水进行治理。

1.1.1" 泄水道治理方式

北二802工作面掘进前延七层煤靠近F320断层施工一条607 m专用泄水巷道，泄水道在临近老空区前作下山与老空区形成高差，在泄水道施工探放水钻孔对老空区积水进行探放，探放结束后确认老空水治理完毕，北二802即可安全生产，工作面施工过程中在无水患影响情况下掘进。

1.1.2" 超前探放治理方式

北二802工作面掘进过程中临近设计探水线位置后停掘施工探放水硐室，在探放水硐室采用“物探先行，钻探验证”的方式对老空区积水进行探测治理，探测范围130 m，根据超前30 m探测要求，每隔100 m进行一次探测治理工作。

1.2" 方案选定

晓明矿与铁法能源公司地测处有关工程技术人员经过反复研究、讨论发现，超前探放的方式较施工泄水道的方式工序复杂，探放水工程量大，但整体北二802工作面回采工期将缩短近5个月，针对晓明矿生产接续现状，决定采用物探先行、钻探验证的超前探方式对采空区积水进行治理，可以实现快速掘进，在此基础上编制了专项探放水设计。

1.3" 方案说明

老空区积水预测水位高差较大，为确保安全生产，严格执行井下探放水“两探”规定，做到物探先行钻探验证，物探设备采用瞬变电磁仪探测。钻探采用工作面停掘超前探放的方式，以北二802回顺、切眼为主，运顺辅助对上部七层老空水进行探放。

北二802工作面探水点距预计积水线水平距离不小于30 m。工作面在临近上部老空区积水前正常掘进，当施工至设计探水线位置后停止掘进，利用YCS512矿用本安型瞬变电磁探水仪，对老空区进行物探探测，物探最大范围为130 m，探测完毕后施工探水钻孔对物探结果进行验证，2种探测手段相互验证均无水后，根据《煤矿防治水细则》要求可以向前掘进100 m，再次停止掘进往复上述工序进行探测，确认下一探测位置。北二802回顺、运顺各布置6个探放水硐室，探放水硐室内采用物探、钻探相结合手段进行探测，探孔采用小角度、长钻孔施工。

1.4" 研究方案的实施

北二802工作面于2019年5月开始掘进生产，2019年9月18日起，北二802工作面开始探放水工作，总计开展物探工作11次，在工作面运顺、回顺及切眼共施工探放水钻孔68个。其中，回顺施工钻孔9个，运顺施工钻孔3个，切眼施工钻孔56个，钻孔总计工程量2 690余米。针对北二711采空区施工探放水钻孔16个，放出水量45 360万m3;针对北二710采空区施工探放水钻孔52个，放出水量26 240万m3。

1.5" 方案实施的效果

经过多次研究、探讨、评估决定采用物探先行、钻探验证的超前探方式对采空区积水进行治理。首先工作面掘进至预计探水线处停止掘进，利用YCS512矿用本安型瞬变电磁探水仪对老空区进行物探探测，物探最大范围为130 m，探测完毕后施工探水钻孔对物探结果进行验证，2种探测手段相互验证均无水后，根据《煤矿防治水细则》要求可以向前掘进100 m，再次停止掘进往复上述工序进行探测，确认下一探测位置。北二802回顺通过5次瞬变电磁仪物探工作和9个探水钻孔确定老空区积水位置，根据积水范围预计积水量10万m3，其中对工作面回采造成影响的积水为7万m3。

2" 主要研究成果

2.1" 探明老空水存在状态

通过北二802切眼对北二711老空区施工的钻孔出水状态进行分析，老空区内通透性差，充水系数低。且老空区内充填有清仓泥浆，进一步充填老空区，降低老空区充水系数，使老空水呈海绵体存在，且积水不连续，浮岩、泥浆相互黏连形成类坝体将积水隔绝。极少数钻孔出水量大，说明局部地点通透性较好，存水较多。大量施工钻孔寻找出水点，对老空水最终的良好治理起到关键作用。另外根据观测北二711老空区的钻孔和北二710老空区的钻孔静水水压发现，2处老空区水位标高不一致，但相差不大，且有沟通现象，说明老空区间煤柱不完全隔水，存在缓慢水利联系，如图1所示。

2.2" 探明老空区间水利联系

根据35#、45#、57#和66#等几个出水状态较佳的钻孔观察，总出水量小于9 m3/h时静水压力仍然缓慢上涨;出水量等于9 m3/h时，静水压力趋于平衡;出水量大于9 m3/h时，静水压力开始下降;出水量大于15 m3/h时，静水压力开始急速下降，如图2所示。这说明北二709老空区未能与北二710老空区通透连通，仅通过煤柱间裂隙缓慢沟通，说明通过采动压力影响后6 m的煤柱会被破坏，形成老空区间连通，再经过长久压力影响，该种连通会被逐步压实，水利联系越来越弱，直到压力稳定后形成细微联系。

2.3" 面状布孔消除老空区水患

在分析确定老空水的存在状态后，为确保水患的消除，在北二802切眼对北二710采空区呈面状布置钻孔，将透孔点覆盖整体切眼上方水患影响区域，避免因类坝体隔绝积水造成老空水排放不完全，总计排放老空区积水71 600 m3。经过北二802工作面初采后，老塘出水状态验证北二七层老空水治理取得良好结果，为工作面回采提供安全保障。

2.4" 提高掘进效率满足生产接续要求

北二802回顺原计划2020年4月施工至切眼位置，但采用超前探测方案后，提高了掘进效率，加快了施工速度，2019年12月便施工到位，提前了4个月，使得工作面提前贯通，满足生产接续要求。

2.5" 满足生产接续提高回采率

通过优化北二802工作面探放水工作施工流程，解决了北二802工作面受水害威胁区域的隐患，提高了掘进效率，使得工作面满足接续要求贯通。避免重新开切眼并多回收煤炭资源6万余吨，提高了煤炭资源回收率，增加了矿井产量，提高了员工收入。采区回采率80.04%，同时满足国家对煤炭资源回收率的标准要求。

3" 效益分析

3.1" 降低施工成本

通过铁法能源公司及矿相关领导、部门上下的共同努力，晓明矿解决了北二七层老空水的隐患，避免因接续问题而重新开拉切眼，减少了重新施工260 m切眼产生的材料成本。

重新施工260 m切眼所需材料成本为260 m×4 000元/m=104万元。

3.2" 提高煤炭资源回收率新增利润

北二802工作面通过68个探放水钻孔的施工，解决了北二七层老空区对安全生产的水患影响，避免重新开拉切眼损失煤炭资源6万余吨。其中68个钻孔总量2 711 m，按施工每米所需成本155元计算，总施工成本约为42万元，增加回采煤炭资源6万t，按市场原煤每吨300元计算，总计增加1 800万元，总计提高利润1 758万元。

4" 结束语

水害是煤矿五大自然灾害之一，发生事故后人员逃生困难，特别是重大及特重大事故对人身伤害更为严重，煤矿损失极为惨痛。因此煤矿应当严格执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水基本原则，甚至在大部分煤矿都应将“有疑必探”提高到“有掘必探”的重视高度。

水害存在区域具有隐蔽性，积水是不可见的，人们无法从肉眼上去观测积水存在的状态及水害的威胁程度，但根据以往事故案例，几乎所有水害事故都有不同程度的自然前兆，一般前兆为挂红、挂汗、煤壁变冷、出现雾气及水叫、淋水加大和裂缝出现渗水等。所以煤矿应当加强员工的培训和教育，提高职工灾害的认识程度，专业技术人员应具备较强的安全意识及强大的判断能力，通过现有资料及后期探测能大致准确判断水害威胁程度及存在状态，在水害事故发生前消灭隐患，确保煤矿安全生产。

参考文献：

[1] 国家煤矿安全监察局.煤矿防治水细则[M].北京：煤炭工业出版社，2018.

[2] 中华人民共和国应急管理部.煤矿安全规程[M].北京：应急管理出版社，2022.

[3] 桂寒，田子栋，姜虹宇.N2802工作面低采高大倾角仰采技术的研究与实践[J].科技创新与应用，2021（10）：158-160.

[4] 王瑶.实例分析水文地质调查及防治措施[J].低碳世界，2014（19）：147-148.

作者简介：李雪峰（1989-），男，工程师。研究方向为矿井地质。